基于單片機的金屬探測器設計

電子機電論文編號:JD276       論文字數:25174頁數:56

 目  錄
目  錄 I
1 緒  論 1
1.1  前  言 1
1.2  研究狀況與發展 1
1.2.1 目前的技術現狀 1
1.2.2 金屬探測器的發展歷史 2
1.3  問題的提出 3
1.4  本課題的主要研究內容與關鍵技術 3
1.4.1 主要研究內容 3
1.4.2 關鍵技術 4
2 綜  述 5
2.1  單片機的發展概況 5
2.2  單片機的特點及應用 5
2.2.1 單片機的特點 5
2.2.2 單片機應用 6
2.2.3 多機應用 6
2.3  單片機的基本概念 6
2.3.1 單片機的發展 6
2.3.2 單片機的內部結構框圖 7
2.3.3 單片機的外部引腳說明 8
2.4  并行輸入/輸出接口 11
3 金屬探測器工作原理 13
3.1  探測金屬的理論依據 13
3.2  基本原理框圖及介紹 14
3.2.1 差拍式檢測電路 14
3.2.2 自激感應式檢測電路 15
3.2.3 平衡式檢測電路 15
3.2.4 耗能式（功率吸收式）檢測電路 17
4 檢側裝置的總體方案和硬件組成 18
4.1  檢測裝置的總體方案 18
4.2  檢測裝置的硬件組成 19
4.2.1 電容三點式LC正弦振蕩器電路 19
4.2.2 信號放大電路 20
4.2.3 施密特觸發器進行波形變換 21
4.3  液晶顯示模塊的設計 22
4.4  中斷模塊的設計 25
4.5 提高系統穩定性 28
5 軟件的設計實現和仿真 30
5.1  檢測系統軟件的總體設計 30
5.2  頻率計算的設計 30
5.2.1 等精度數字測頻的工作原理 30
5.2.2 硬件連線圖和軟件流程圖 31
5.3  定時控制 34
5.4  金屬探測器的仿真 37
5.4.1 Proteus 6 Professional簡介 37
5.4.2 金屬探測器的仿真 40
5.5  調試與制作方法 42
6 方法研究及可靠性分析 43
6.1  方法研究及其實現 43
6.2  可靠性分析 43
7 結論與展望 44
致  謝 45
參考文獻 46
附錄一  電路原理圖 47
附錄二  PCB板圖 48
附錄三  源程序代碼 49

人們習慣上總是認為金屬探測器是用來探測槍支和刀具的，它們的外形和基本功能相差無幾。金屬探測器是一種探測用的電子儀器，金屬探測技術推廣應用于各個領域。在軍事上，利用探測器探測金屬地雷；在公安部門，探測隨身攜帶或隱藏的武器及作案工具；在考古方面，可發現埋藏有金屬物品的古墓，發現古墓中的金銀財寶、首飾和各種硬幣；在工程地質中，用于探測地下金屬埋設物，管道，管線等；在礦產勘探中用來探測和發現自然金顆粒及金塊；工業上可用于在線監測中，如檢測棉花，煤炭，和食品中的金屬雜物等。
 前  言
事實上，今天的金屬探測器不但可從事的工作相當繁多，而且它們當中的一部分看起來根本就不像傳統的金屬探測器。它們可被制成諸如椅子等形狀的物品，亦可被藏匿在門框上。它們重量極輕，可隨身攜帶，運用自如。探測的物品不僅僅局限于標準的武器或刀具，還可以探測到小到計算機芯片之類的元件以及微量的黃金碎渣。據了解在我國中成藥的生產中，對其成品藥丸中混入直徑1um以下、長2-3um的銅絲都要進行探測；在香腸等食品行業的成品檢測中，同樣要求檢測出大頭針和訂書針一半以下的金屬物。
制造廠商正在開始為其最終用戶研制具有各種特殊要求和性能的探測器，用來測量貴重金屬、刀片或手銬鑰匙等物品。除此之外，他們還不斷地為專業市場研制金屬探測器，如總統衛隊、監獄、學校等機構。盡管目前市場上通用型的金屬探測器還具有一定的市場，但是眾多的廠家己經將工作重心轉向了更為專業的一面。
本文所闡述的智能型金屬探測器就是為了適用于食品行業速凍食品、水產品等含水分較多的食品安全探測而設計的，達到通用性和專用性的統一結合。馬克思主義認為凡是存在的事物必有其存在的必然性，金屬探測器的產生、發展都是和社會文明發展以及人們對事物的深入認識分不開的，同時也是人們改造世界的一個成果。